零級波函數

零級波函數

零級波函數是描述多電子體系的態所用的類氫原子軌道,描述的是單電子的行為

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原因


對於序數較高的原子,其角度部分與氫原子或類氫原子的是一樣的,但其波函數的徑向部分與氫原子或類氫原子的是不一樣的,這是因為(1)核電荷隨原子序數的增加而增加,因此增加了核與電子的庫侖吸引;(2)多電子體系中,電子間的庫侖排斥是不能忽略的。
顯然零級波函數對多電子體系的徑向部分的描述是不準確的,因為任一特定電子和核的庫侖作用都會受到其他電子的屏蔽【內層電子通過庫侖排斥將其向外推,外層電子通過庫侖作用將其向內退】,所以零級波函數對電子和核之間的庫侖作用估計過大,實際軌道在遠離核的方向比零級波函數所預測的要向外伸展的多。具體的軌道不同,這種屏蔽作用的大小也不同,這就是為什麼ns np nd有不同能量的原因。
可以用有效核電荷(Z-σ)取代核電荷Z的辦法來改進零級波函數對多電子體系的描述效果。Slater軌道採用的就是這種方法。只要根據Slater規則確定屏蔽常數沒,不用明確計算電子之間的相互作用就可以得到與實際觀測的能量(光譜)很一致的結果。Hartree引入了另外一種方法,將薛定諤方程中勢能項用屏蔽勢能項代替,通過SCF迭代找到一個好的波函,也就是高斯中所用SCF軌道